[发明专利]一种燃料电池膜电极性能测试方法

说明书

本发明提供一种燃料电池膜电极的性能测试方法，其包括：模拟工况前的性能测试步骤，测试电池堆膜电极的极化性能曲线；模拟工况测试步骤，对电池堆的阴极侧通入空气，电池堆的阳极先通入H2预设时长，然后关闭阳极入口H2，从阳极出口处通入空气对单电池内的氢气进行吹扫；模拟工况后的性能测试步骤，测试电池堆膜电极的极化性能曲线；评价步骤，将模拟工况前的极化性能曲线与模拟工况后的极化性能曲线对照比较，获得膜电极的性能变化结果和耐久性评价结果。本发明提供了一种简便高效的质子交换膜燃料电池膜电极性能的测试策略，模拟车载实际工况，评价测试前后的极化曲线方法评价膜电极的性能变化，进而评价膜电极的耐久性。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池膜电极性能测试方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是一种清洁环保的电化学发电装置，由于其体积小、质量轻、操作条件温和、能量转换率高、结构简单以及响应迅速等优势，很适合用于便携式电源和交通运输工具。因此，PEMFC被认为是21世纪首选的清洁、高效的发电装置。近年来，世界各国都在积极研制以燃料电池电堆模块为主要动力源的燃料电池电动汽车。

车载燃料电池电堆的稳定性和耐久性一直是制约其大规模商业化应用的重要因素，影响车载燃料电池膜电极性能的因素较多，相对于怠速运行和额定功率运行这些静态条件，车载燃料电池在启动与停止的动态条件更容易导致燃料电池关键材料的衰减。车载PEMFC发动机在实际运行中，不可避免的要经历频繁的启动与停机循环。因此，对PEMFC在启动与停机循环过程中性能衰减的研究很有必要，启动与停机循环次数及启动与停机循环后膜电极性能的衰减速率成为燃料电池电堆模块关键指标之一。

燃料电池在启动之前，空气由于外界扩散或者是由阴极通过膜电极的渗透而进入到阳极，使得电池的阴阳极都有空气存在。电池正常启动时，氢气通入到电池阳极侧，会在阳极形成H2-O2界面。这个界面的存在会导致阴极侧出现局部的高电位，造成碳载体以及Pt催化剂的腐蚀。同样，在燃料电池停机时也会存在这样的问题。因此，PEMFC的性能在启停过程中逐渐衰减。启停前后膜电极的性能差异可以作为评价膜电极性能的一种重要方法。

由于现有技术中的燃料电池在启动和停机时会存在性能逐渐衰减，而却无法评价其性能的优劣(包括耐久性)等技术问题，因此本发明研究设计出一种燃料电池膜电极性能测试方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃料电池在启动和停机时会存在性能逐渐衰减，而却无法评价其性能的优劣的缺陷，从而提供一种燃料电池膜电极性能测试方法。

本发明提供一种燃料电池膜电极的性能测试方法，其包括：

模拟工况前的性能测试步骤，将膜电极与双极板及其他配件组装成燃料电池堆，对所述电池堆通入测试电流，待性能稳定后记录电压值和功率值，测试电池堆膜电极的极化性能曲线；

模拟工况测试步骤，对电池堆的阴极侧通入空气，电池堆的阳极先通入H2预设时长，然后关闭阳极入口H2，从阳极出口处通入空气对单电池内的氢气进行吹扫；

模拟工况后的性能测试步骤，在模拟工况测试步骤后，对所述电池堆通入测试电流，记录电压值和功率值，测试电池堆膜电极的极化性能曲线；

评价步骤，将模拟工况前的极化性能曲线与模拟工况后的极化性能曲线对照比较，获得膜电极的性能变化结果和耐久性评价结果。

优选地，

所述模拟工况前的性能测试步骤中，测试电流范围为I1A，测试电流点间隔为i1A，每次加载持续t1，其中I1和i1均为正数。

优选地，

所述模拟工况前的性能测试步骤还包括：